Современные наземные обсерватории: 6 самых современных обсерваторий мира: фото, видео

6 самых современных обсерваторий мира: фото, видео

Современные технологии позволяют ученым изучать даже самые отдаленные уголки космоса прямо с Земли. Сделали подборку современных обсерваторий, откуда астронавты смотрят на экзопланеты, черные дыры и погасшие звезды

⏰ Время на чтение: 5–7 минут

С 1990 года ученым удалось подтвердить существование более 4 000 планет за пределами нашей Солнечной системы. Чтобы изучать космическое пространство, исследователи совместно с предпринимателями, научными университетами и филантропами по всему миру строят мощные обсерватории. В этом материале мы собрали современные обсерватории, рассказали, где находится самый большой телескоп и зачем китайские исследователи переселили целую деревню.

Обсерватория Кека

Фото: W. M. Keck Observatory

Обсерватория Кека является частью W. M. Keck Foundation, основанной в 1954 году предпринимателем и филантропом Уильямом Кеком, который поддерживал научные, инженерные и медицинские исследования. Обсерватория находится на вершине Мауна-Кеа (остров Гавайи) на высоте 4 145 м над уровнем моря. Она оснащена двумя телескопами высотой в восемь этажей, которые обнаруживают цели с точностью до нанометра. Телескопы могут отслеживать объекты в течение нескольких часов. Каждый из них весит 300 т, а зеркала состоят из 36 шестиугольных сегментов.

До 2007 года и появления в Испании Большого канарского телескопа телескопы Кека считались крупнейшими в мире. Они находят планеты, работая по принципу эффекта Доплера — измеряя изменения звездного света. Благодаря этим телескопам ученые обсерватории открыли наибольшее количество экзопланет, в том числе самую молодую LkCa 15 b.

Астрономы обсерватории Кека первыми в истории получили изображение планетной системы на орбите вокруг звезды, которая не является Солнцем. В 2017 году NASA заключила пятилетнее соглашение (действует с 2018 по 2023 год) с владельцами обсерватории на совместное исследование космического пространства. До этого ученые Кека помогли NASA осуществить миссию Kepler/K2, предоставив фотографии высокого разрешения для проверки и описания существования сотен орбит экзопланет. А с помощью телескопов обсерватории удалось обнаружить первые признаки водяного пара на одном из 79 спутников Юпитера. В 2019 года это подтвердили ученые NASA.

Водяной пар на спутнике Юпитера Европе

Южноафриканская астрономическая обсерватория

Фото: South African Astronomical Observatory

Южноафриканская астрономическая обсерватория (SAAO) находится в Кейптауне. Это одна из самых современных территорий изучения космического пространства. Контролирует деятельность обсерватории Национальный исследовательский фонд Южной Африки. Почти все телескопы находятся вдали от основного исследовательского центра — в Сазерленде.

На территории обсерватории находятся четыре крупных современных телескопа, включая SALT и Lesedi.

Телескоп Lesedi.

(Фото: South African Astronomical Observatory)

В октябре 2017 года SAAO входила в состав 70 научных обсерваторий, исследовавших взрыв двух столкнувшихся нейтронных звезд сразу после того, как удар гравитационной волны обнаружили американская обсерватория LIGO и европейская антенна Virgo.

Лазерная обсерватория LIGO

Фото: LIGO

Самая большая лазерная и волновая обсерватория LIGO получила известность только в 2016 году после того, как исследователям, работающим в ней, удалось зафиксировать мощный гравитационный всплеск, вызванный столкновением двух черных дыр, доказав наличие гравитационных волн. LIGO включает в себя обсерватории Хэнфорда и Ливингстона. Финансирует проект Национальный научный фонд США.

Обсерватория собрала исследователей со всего мира: они наблюдают за космическими гравитационными волнами, которые еще в 1916 году были предсказаны общей теорией относительности Эйнштейна.

Паранальская обсерватория

Фото: European Southern Observatory

Паранальскую обсерваторию открыли в 1999 году в Чили. Она входит в комплекс Европейской Южной обсерватории (ESO) — одной из старейших организаций по астрономическим исследованиям.

Вот тут можно посмотреть на обсерваторию по годам:

Обсерватория находится в Атакамской пустыне на высоте 2 635 м над уровнем моря, что эквивалентно высоте восьми Эйфелевых башен. Она оснащена несколькими телескопами, в число которых входит и один из самых мощных оптических инструментов наблюдения за космосом — Very Large Telescope. Он состоит из четырех телескопов с зеркалами диаметром 8,2 м и четырех подвижных вспомогательных телескопов диаметром 1,8 м. Все вместе они создают интерферометр, разделяющий пучки электромагнитного светового излучения. С помощью телескопа за один час наблюдений можно получить изображения небесных объектов в 30 звездных величин, что соответствует видимости объектов в 4 млрд раз тусклее, чем может увидеть человеческий глаз.

Видео телескопа

Этот телескоп уже внес огромный вклад в изучение космического пространства. С помощью него удалось получить первые изображения экзопланет, отследить движение звезд вокруг черной дыры и в 2005 году увидеть послесвечения самого дальнего из известных гамма-всплесков.

На территории обсерватории также есть резиденция для астрономов, работающих на станции. Внутри расположены огромный сад с бассейном, спортзал и ресторан. Там даже проходили съемки одного из фильмов про Джеймса Бонда — «Квант милосердия».

На сайте Европейской Южной обсерватории можно отправиться в виртуальное путешествие по территории с огромными телескопами.

«Небесное око» в Китае

Фото: Ou Dongqu/Xinhua/ZUMA

Сферический телескоп FAST — один новейших инструментов исследования космического пространства. Это совместный проект Национальной астрономической обсерватории Китая (NAOC) и программы российского предпринимателя Юрия Мильнера Breakthrough Initiatives. Концепцию радиотелескопа начали разрабатывать еще в 1994 году, а построить и запустить его удалось только в 2016-м.

Поиски подходящего места для строительства заняли десять лет, так как для сооружения нужна была местность, похожая на естественный кратер. Правительство Китая переселило 65 жителей деревни во впадине Даводанг в провинции Гуйчжоу и еще 9 110 человек в радиусе пяти километров от расположения телескопа, чтобы очистить пространство и создать зону радиомолчания.

Диаметр телескопа составляет полкилометра (около 30 футбольных полей), а глубина — 140 м. Он состоит из 4 450 маленьких двигающихся треугольных панелей, которые позволяют проводить наблюдения с разных углов. Во время работы телескоп «ловит» радиоволны, которые издают объекты в космическом пространстве. Из-за своего размера FAST может собирать сигналы из дальних уголков космоса. Исследователи говорят, что во время тестового запуска телескоп обнаружил радиоволны трех быстровращающихся звезд.

Разработчики уверены, что телескоп может помочь в поиске гравитационных волн и исследовать мимолетные звуковые вспышки мертвых звезд. Уже в августе 2021 года FAST станет исследовательской платформой для астрономов со всего мира.

Обсерватория Roque de los Muchachos

Фото: Stars Island La Palma

Обсерватория Roque de los Muchachos расположена на Канарских островах на высоте 2 396 метров над уровнем моря. Она находится под руководством Канарского института астрофизики, расположенного неподалеку на острове Тенерифе. Там же находится обсерватория Тейде, часть исследований из которой перенесли в Roque de los Muchachos.

На территории обсерватории расположена одна из самых больших коллекций телескопов со всего мира. Там же находится крупнейший телескоп на планете — Большой канарский телескоп. Его зеркала достигают 10,4 м и могут поймать даже слабый свет отдаленных космических объектов.

реферат Хусаинова Аделя — Современные наземные обсерватории

ОБСЕРВАТОРИЯ: СОВРЕМЕННЫЕ НАЗЕМНЫЕ ОБСЕРВАТОРИИ — Словарь Кольера — Русский язык

К статье ОБСЕРВАТОРИЯ

Оптические обсерватории. Место для строительства оптической обсерватории обычно выбирают вдали от городов с их ярким ночным освещением и смогом. Обычно это вершина горы, где тоньше слой атмосферы, сквозь который приходится вести наблюдения. Желательно, чтобы воздух был сухим и чистым, а ветер не особенно сильным. В идеале обсерватории должны быть равномерно распределены по поверхности Земли, чтобы в любой момент можно было наблюдать объекты северного и южного неба. Однако исторически сложилось так, что большинство обсерваторий расположено в Европе и Северной Америке, поэтому небо Северного полушария изучено лучше. В последние десятилетия начали сооружать крупные обсерватории в Южном полушарии и вблизи экватора, откуда можно наблюдать как северное, так и южное небо. Древний вулкан Мауна-Кеа на о. Гавайи высотой более 4 км считается лучшим местом в мире для астрономических наблюдений. В 1990-х годах там обосновались десятки телескопов разных стран.

Башня. Телескопы — очень чувствительные приборы. Для защиты от непогоды и перепадов температуры их помещают в специальные здания — астрономические башни. Небольшие башни имеют прямоугольную форму с плоской раздвигающейся крышей. Башни крупных телескопов обычно делают круглыми с полусферическим вращающимся куполом, в котором для наблюдений открывается узкая щель. Такой купол хорошо защищает телескоп от ветра во время работы. Это важно, поскольку ветер раскачивает телескоп и вызывает дрожание изображения. Вибрация почвы и здания башни также отрицательно влияет на качество изображений. Поэтому телескоп монтируют на отдельном фундаменте, не связанном с фундаментом башни. Внутри башни или вблизи нее монтируют систему вентиляции подкупольного пространства и установку для вакуумного напыления на зеркало телескопа отражающего алюминиевого слоя, тускнеющего со временем.

Монтировка. Для наведения на светило телескоп должен вращаться вокруг одной или двух осей. К первому типу относятся меридианный круг и пассажный инструмент — небольшие телескопы, поворачивающиеся вокруг горизонтальной оси в плоскости небесного меридиана. Двигаясь с востока на запад, каждое светило дважды в сутки пересекает эту плоскость. С помощью пассажного инструмента определяют моменты прохождения звезд через меридиан и таким образом уточняют скорость вращения Земли; это необходимо для службы точного времени. Меридианный круг позволяет измерять не только моменты, но и место пересечения звездой меридиана; это нужно для создания точных карт звездного неба.

В современных телескопах непосредственное визуальное наблюдение практически не применяется. В основном их используют для фотографирования небесных объектов или для регистрации их света электронными детекторами; при этом экспозиция иногда достигает нескольких часов. Все это время телескоп должен быть точно нацелен на объект. Поэтому с помощью часового механизма он с постоянной скоростью поворачивается вокруг часовой оси (параллельной оси вращения Земли) с востока на запад вслед за светилом, компенсируя этим вращение Земли с запада на восток. Вторая ось, перпендикулярная часовой, называется осью склонений; она служит для наведения телескопа в направлении север-юг. Такую конструкцию называют экваториальной монтировкой и используют почти для всех телескопов, за исключением самых крупных, для которых более компактной и дешевой оказалась альт-азимутальная монтировка. На ней телескоп следит за светилом, поворачиваясь одновременно с переменной скоростью вокруг двух осей — вертикальной и горизонтальной. Это значительно усложняет работу часового механизма, требуя компьютерного контроля.

Телескоп-рефрактор имеет линзовый объектив. Поскольку лучи разного цвета преломляются в стекле по разному, линзовый объектив рассчитывают так, чтобы он давал в фокусе четкое изображение в лучах какого-то одного цвета. Старые рефракторы создавались для визуальных наблюдений и поэтому давали четкое изображение в желтых лучах. С появлением фотографии стали строить фотографические телескопы — астрографы, дающие четкое изображение в голубых лучах, к которым чувствительна фотоэмульсия. Позже появились эмульсии, чувствительные к желтому, красному и даже инфракрасному свету. Их можно использовать для фотографирования на визуальных рефракторах.

Размер изображения зависит от фокусного расстояния объектива. У 102-см Йеркского рефрактора фокусное расстояние составляет 19 м, поэтому диаметр лунного диска в его фокусе около 17 см. Размер фотопластинок у этого телескопа 20?25 см; полная Луна легко умещается на них. Астрономы используют стеклянные фотопластинки из-за их высокой жесткости: даже через 100 лет хранения они не деформируются и позволяют измерять относительное положение звездных изображений с точностью до 3 мкм, что для крупных рефракторов, подобных йеркскому, соответствует на небе дуге в 0,03».

Телескоп-рефлектор в качестве объектива имеет вогнутое зеркало. Его преимущество перед рефрактором состоит в том, что лучи любого цвета отражаются от зеркала одинаково, обеспечивая четкость изображения. К тому же зеркальный объектив можно сделать намного крупнее линзового, поскольку стеклянная заготовка для зеркала может не быть прозрачной внутри; от деформации под собственным весом ее можно уберечь, поместив в специальную оправу, поддерживающую зеркало снизу. Чем больше диаметр объектива, тем больше света собирает телескоп и более слабые и далекие объекты способен «увидеть». Долгие годы крупнейшими в мире были 6-м рефлектор БТА (Россия) и 5-м рефлектор Паломарской обсерватории (США). Но сейчас в обсерватории Мауна-Кеа на о.Гавайи работают два телескопа с 10-метровыми составными зеркалами и строится несколько телескопов с монолитными зеркалами диаметром 8-9 м.

Зеркально-линзовые камеры. Недостаток рефлекторов в том, что они дают четкое изображение лишь вблизи центра поля зрения. Это не мешает, если изучают один объект. Но патрульные работы, например, поиск новых астероидов или комет, требуют фотографирования сразу больших площадок неба. Обычный рефлектор для этого не годится. Немецкий оптик Б. Шмидт в 1932 создал комбинированный телескоп, у которого недостатки главного зеркала исправляются с помощью расположенной перед ним тонкой линзы сложной формы — коррекционной пластины. Камера Шмидта Паломарской обсерватории получает на фотопластинке 35?35 см изображение области неба 6?6?. Другая конструкция широкоугольной камеры была создана Д.Д.Максутовым в 1941 в России. Она проще камеры Шмидта, поскольку роль коррекционной пластины в ней играет простая толстая линза — мениск.

Работа оптических обсерваторий. Сейчас более чем в 30 странах мира функционирует более 100 крупных обсерваторий. Обычно каждая из них самостоятельно или в кооперации с другими проводит несколько многолетних программ наблюдений.

Астрометрические измерения. Крупные национальные обсерватории — Морская обсерватория США, Королевская Гринвичская в Великобритании (закрыта в 1998), Пулковская в России и др. — регулярно измеряют положения звезд и планет на небе. Это очень тонкая работа; именно в ней достигается высочайшая «астрономическая» точность измерений, на основе которых создают каталоги положения и движения светил, необходимые для наземной и космической навигации, для определения пространственного положения звезд, для уточнения законов движения планет. Например, измеряя координаты звезд с интервалом в полгода, можно заметить, что некоторые из них испытывают колебания, связанные с перемещением Земли по орбите (эффект параллакса). По величине этого смещения определяют расстояние до звезд: чем меньше смещение, тем больше расстояние. С Земли астрономы могут измерять смещение в 0,01» (толщина спички, удаленной на 40 км!), что соответствует расстоянию в 100 парсеков.

Метеорный патруль. С помощью нескольких широкоугольных камер, разнесенных на большое расстояние, непрерывно фотографируют ночное небо для определения траекторий метеоров и возможного места падения метеоритов. Впервые эти наблюдения с двух станций начали в Гарвардской обсерватории (США) в 1936 и под руководством Ф.Уиппла регулярно проводили до 1951. В 1951-1977 такая же работа выполнялась в Ондржейовской обсерватории (Чехия). С 1938 в СССР фотографические наблюдения метеоров проводились в Душанбе и Одессе. Наблюдения метеоров позволяют изучать не только состав космических пылинок, но и строение земной атмосферы на высотах 50-100 км, труднодоступных для прямого зондирования.

Наибольшее развитие метеорный патруль получил в виде трех «болидных сетей» — в США, Канаде и Европе. Например, Прерийная сеть Смитсоновской обсерватории (США) для фотографирования ярких метеоров — болидов — использовала 2,5-см автоматические камеры на 16 станциях, размещенных на расстоянии 260 км вокруг Линкольна (шт. Небраска). С 1963 развивалась Чешская болидная сеть, превратившаяся позже в Европейскую сеть из 43 станций на территориях Чехии, Словакии, Германии, Бельгии, Нидерландов, Австрии и Швейцарии. Ныне это единственная действующая болидная сеть. Ее станции оснащены камерами типа «рыбий глаз», позволяющими фотографировать сразу всю полусферу неба. С помощью болидных сетей несколько раз удалось найти выпавшие на землю метеориты и восстановить их орбиту до столкновения с Землей.

Наблюдения Солнца. Многие обсерватории регулярно фотографируют Солнце. Количество темных пятен на его поверхности служит индикатором активности, которая периодически увеличивается в среднем каждые 11 лет, приводя к нарушению радиосвязи, усилению полярных сияний и другим изменениям в атмосфере Земли. Важнейший прибор для изучения Солнца — спектрограф. Пропуская солнечный свет через узкую щель в фокусе телескопа и затем разлагая его в спектр при помощи призмы или дифракционной решетки, можно узнать химический состав солнечной атмосферы, скорость движения в ней газа, его температуру и магнитное поле. С помощью спектрогелиографа можно получить фотографии Солнца в линии излучения одного элемента, например, водорода или кальция. На них отчетливо видны протуберанцы — огромные облака газа, взлетающие над поверхностью Солнца.

Большой интерес представляет горячая разреженная область солнечной атмосферы — корона, которая обычно видна лишь в моменты полных солнечных затмений. Однако на некоторых высокогорных обсерваториях созданы специальные телескопы — внезатменные коронографы, в которых маленькая заслонка («искусственная Луна») закрывает яркий диск Солнца, позволяя наблюдать его корону в любое время. Такие наблюдения проводят на о.Капри (Италия), в обсерватория Сакраменто-Пик (шт. Нью Мексико, США), Пик-дю-Миди (французские Пиренеи) и других.

Наблюдения Луны и планет. Поверхность планет, спутников, астероидов и комет изучают с помощью спектрографов и поляриметров, определяя химический состав атмосферы и особенности твердой поверхности. Весьма активны в этих наблюдениях обсерватория Ловелла (шт. Аризона), Медонская и Пик-дю-Миди (Франция), Крымская (Украина). Хотя в последние годы много замечательных результатов получено с помощью космических аппаратов, наземные наблюдения не потеряли своей актуальности и ежегодно приносят новые открытия.

Наблюдения звезд. Измеряя интенсивность линий в спектре звезды, астрономы определяют содержание химических элементов и температуру газа в ее атмосфере. По положению линий на основе эффекта Доплера определяют скорость движения звезды как целого, а по форме профиля линий — скорость газовых потоков в атмосфере звезды и скорость ее вращения вокруг оси. Часто в спектрах звезд видны линии разреженного межзвездного вещества, находящегося между звездой и земным наблюдателем. Систематически наблюдая спектр одной звезды, можно изучить колебания ее поверхности, установить наличие у нее спутников и потоков вещества, иногда перетекающих с одной звезды на другую.

С помощью спектрографа, помещенного в фокусе телескопа, за десятки минут экспозиции можно получить детальный спектр лишь одной звезды. Для массового изучения спектров звезд перед объективом широкоугольной (шмидтовской или максутовской) камеры помещают большую призму. При этом на фотопластинке получается участок неба, где каждое изображение звезды представлено ее спектром, качество которого невысоко, но достаточно для массового изучения звезд. Такие наблюдения многие годы проводятся в обсерватории Мичиганского университета (США) и в Абастуманской обсерватории (Грузия). Недавно созданы оптоволоконные спектрографы: в фокусе телескопа размещают световоды; каждый из них одним концом устанавливают на изображение звезды, а другим — на щель спектрографа. Так за одну экспозицию можно получить детальные спектры сотен звезд.

Пропуская свет звезды через различные светофильтры и измеряя его яркость, можно определить цвет звезды, который указывает на температуру ее поверхности (чем голубее, тем горячее) и количество межзвездной пыли, лежащей между звездой и наблюдателем (чем больше пыли, тем краснее звезда).

Многие звезды периодически или хаотически меняют свою яркость — их называют переменными. Изменения яркости, связанные с колебаниями поверхности звезды или с взаимными затмениями компонентов двойных систем, многое говорят о внутреннем строении звезд. Исследуя переменные звезды, важно иметь длительные и плотные ряды наблюдений. Поэтому астрономы часто привлекают к этой работе любителей: даже глазомерные оценки яркости звезд в бинокль или небольшой телескоп имеют научную ценность. Любители астрономии часто объединяются в клубы для совместных наблюдений. Кроме изучения переменных звезд, они нередко открывают кометы и вспышки новых звезд, чем также вносят заметный вклад в астрономию.

Слабые звезды изучают только с помощью крупных телескопов с фотометрами. Например, телескоп диаметром 1 м собирает света в 25 000 раз больше, чем зрачок человеческого глаза. Использование фотопластинки при длительной экспозиции повышает чувствительность системы еще в тысячи раз. Современные фотометры с электронными приемниками света, такими, как фотоэлектронный умножитель, электронно-оптический преобразователь или полупроводниковая ПЗС-матрица, в десятки раз чувствительнее фотопластинок и позволяют непосредственно записывать результаты измерения в память компьютера.

Наблюдения слабых объектов. Наблюдения далеких звезд и галактик проводят с помощью крупнейших телескопов диаметром от 4 до 10 м. Ведущая роль в этом принадлежит обсерваториям Мауна-Кеа (Гавайи), Паломарская (Калифорния), Ла-Силья и Сьерра-Тололо (Чили), Специальная астрофизическая (Россия). Для массового изучения слабых объектов используются крупные камеры Шмидта на обсерваториях Тонантцинтла (Мексика), Маунт-Стромло (Австралия), Блумфонтейн (Ю.Африка), Бюракан (Армения). Эти наблюдения позволяют наиболее глубоко проникать во Вселенную и изучать ее структуру и происхождение.

Программы совместных наблюдений. Многие программы наблюдений осуществляются совместно несколькими обсерваториями, взаимодействие которых поддерживается Международным астрономическим союзом (МАС). Он объединяет около 8 тыс. астрономов всего мира, имеет 50 комиссий по различным направлениям науки, 1 раз в три года собирает крупные Ассамблеи и ежегодно организует несколько больших симпозиумов и коллоквиумов. Каждая комиссия МАС координирует наблюдения объектов определенного класса: планет, комет, переменных звезд, и т.п. МАС координирует работу многих обсерваторий по составлению звездных карт, атласов и каталогов. В Смитсоновской астрофизической обсерватории (США) действуют Центральное бюро астрономических телеграмм, которое быстро оповещает всех астрономов о неожиданных событиях — вспышках новых и сверхновых звезд, открытии новых комет и др.

Обсерватория — Энциклопедия Нового Света

Эта статья о научных обсерваториях.

Двойные телескопы Кека на вершине Мауна-Кеа, Гавайи, образуют одну из самых важных астрономических обсерваторий в мире.

Научная обсерватория — это сооружение или место, оборудованное для проведения наблюдений за земными или небесными явлениями, или и за тем, и за другим. Были построены обсерватории для таких дисциплин, как астрономия, метеорология, геология, океанография и вулканология. Некоторые исторические обсерватории были настолько просты, что содержали астрономические секстанты для измерения видимых расстояний между звездами.

Содержание

• 1 Астрономические обсерватории
  • 1.1 Наземные обсерватории
  • 1.2 Космические обсерватории
  • 1.3 Старейшие астрономические обсерватории
• 2 вулканические обсерватории
• 3 См. также
• 4 Примечания
• 5 Каталожные номера
• 6 Внешние ссылки
• 7 кредитов

Обсерватории были чрезвычайно полезны для развития научных знаний и получения практических результатов. Например, астрономические обсерватории открыли удивительные подробности о далеких небесных телах и таких явлениях, как рождение и смерть звезд, космические лучи, рентгеновское излучение, гамма-всплески и расширение Вселенной. Вулканические обсерватории следят за вулканической активностью до, во время и после извержений, расширяя наши знания о геофизических явлениях и выпуская предупреждения в периоды вулканических волнений.

Обсерватория Параналь в Чили является домом для Очень Большого Телескопа, группы из четырех больших (диаметром 8,2 метра) телескопов.

Астрономические обсерватории

Наземные обсерватории

Современные наземные астрономические обсерватории, расположенные на поверхности Земли, оснащены телескопами, позволяющими вести наблюдения в радиочастотной и видимой областях электромагнитного спектра. Большинство оптических телескопов размещены внутри купола или другой подобной конструкции для защиты хрупких инструментов от непогоды. Купола телескопов содержат планку или другое отверстие в крыше, которое можно открывать во время наблюдений и закрывать, когда телескоп не используется. В большинстве случаев вся верхняя часть купола телескопа может вращаться, что позволяет наблюдателю наводить инструмент на разные участки ночного неба. Радиотелескопы, напротив, обычно не имеют куполов.

Оптические обсерватории

Что касается оптических телескопов, то большинство наземных обсерваторий расположены далеко от крупных населенных пунктов, чтобы свести к минимуму влияние светового загрязнения. Идеальными местами для современных обсерваторий являются участки на больших высотах с темным небом, сухим воздухом и высоким процентом ясных ночей каждый год. На больших высотах атмосфера Земли тоньше, что сводит к минимуму влияние атмосферной турбулентности и обеспечивает лучшее «астрономическое зрение». ^[1]

Места, соответствующие указанным выше критериям для современных обсерваторий, включают юго-запад США, Гавайи, Анды и некоторые районы Австралии. ^[1] Основные оптические обсерватории включают Мауна-Кеа на Гавайях, обсерваторию Роке-де-лос-Мучачос на Канарских островах, обсерваторию Параналь в Чили и обсерваторию Китт-Пик в Аризоне (США). Крупнейшая обсерватория в экваториальном поясе — Observatorio Nacional de Llano del Hato в Венесуэле.

Радиообсерватории

Радиотелескоп Parkes в Австралии.

Начиная с 1930-х годов, радиотелескопы строились для использования в области радиоастрономии. Радиообсерватория включает в себя один или несколько таких инструментов с пристройками для таких вещей, как центры управления, центры обработки данных и техническое обслуживание. Как и оптические обсерватории, радиообсерватории расположены далеко от крупных населенных пунктов, чтобы избежать электромагнитных помех (ЭМП) от радио, телевидения, радаров и других устройств, излучающих ЭМП. Однако, в отличие от своих оптических аналогов, радиообсерватории размещаются в долинах, чтобы дополнительно защитить их от электромагнитных помех.

Некоторые крупные радиообсерватории расположены в Сокорро в Нью-Мексико (в США), Джодрелл-Бэнк в Великобритании, Аресибо в Пуэрто-Рико и Парксе в Новом Южном Уэльсе, Австралия.

Космические обсерватории

Основная статья: Космическая обсерватория

Космический телескоп Хаббла, космическая обсерватория.

Космические обсерватории — это телескопы или другие инструменты, расположенные в космическом пространстве, многие из которых находятся на орбите вокруг Земли. Их можно использовать для наблюдения за астрономическими объектами на длинах волн электромагнитного спектра, которые не могут проникнуть через атмосферу Земли и, следовательно, невозможны для наблюдения с помощью наземных телескопов.

Атмосфера Земли непрозрачна для ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения и частично непрозрачна для инфракрасного излучения. Поэтому наблюдения в этих частях электромагнитного спектра лучше всего проводить из места над атмосферой нашей планеты. ^[1] Кроме того, из-за их расположения над атмосферой Земли изображения, полученные космическими телескопами, свободны от эффектов атмосферной турбулентности, которые мешают наземным наблюдениям. ^[2] В результате угловое разрешение космических телескопов, таких как космический телескоп Хаббла, часто намного меньше, чем у наземных телескопов с аналогичной апертурой.

Однако за все эти преимущества приходится платить. Строительство космических телескопов намного дороже, чем наземных. Из-за своего расположения космические телескопы также чрезвычайно сложны в обслуживании. Космический телескоп Хаббла можно обслуживать с помощью космического корабля «Шаттл», но многие другие космические телескопы вообще нельзя обслуживать. ^[3]

Старейшие астрономические обсерватории

Старейшая астрономическая обсерватория Дальнего Востока, построенная между 632 и 646 годами в Чхомсондэ, Южная Корея.

Некоторые из старейших обсерваторий находятся по следующим адресам:

• Чанкильо, Перу
• Абу-Симбел, Египет
• Стоунхендж, Великобритания
• Кокино, Республика Македония
• Госек, Германия
• Удджайн, Индия
• Чхомсондэ, Южная Корея
• Ангкор-Ват, Камбоджа
• Обсерватория Мараге, Иран
• Эль-Караколь, Мексика

Вулканические обсерватории

Вулканическая обсерватория — это учреждение, которое проводит исследования и мониторинг вулканов. Каждая обсерватория обеспечивает непрерывный и периодический мониторинг сейсмичности, других геофизических изменений, движений грунта, вулканического газохимического состава, а также гидрологических условий и активности между извержениями и во время них. Он также предоставляет подробные записи о происходящих извержениях. Эти наблюдения служат для характеристики эруптивного поведения, определения характера предшествующей активности, ведущей к извержению, определения процессов, посредством которых формируются различные типы отложений, и определения опасностей, которые могут быть вызваны каждым типом извержения. По непосредственным наблюдениям за предвестниками можно предвидеть извержения.

Во время вулканических волнений обсерватории выпускают предупреждения и рекомендации. Они берут на себя консультативную роль правительственных агентств гражданской обороны, принимающих решения (таких как FEMA в США), и в идеале продолжают производить данные наблюдений. У Геологической службы США (USGS) есть Программа помощи при вулканических катастрофах (VDAP) с мобильными вулканическими обсерваториями, которые могут быть развернуты по запросу.

В основе всех операций обсерватории лежит текущая программа фундаментальных исследований вулканических процессов, дополненная совместными исследованиями с университетами, государственными учреждениями (в США, например, с другими центрами USGS и NOAA), промышленностью и НПО. Такие исследования обычно включают непосредственную интерпретацию данных мониторинга и извержений и приводят к формулированию концептуальных моделей, которые можно проверить с помощью теоретического или лабораторного моделирования вулканических систем.

Почти все вулканические обсерватории являются членами Всемирной организации вулканических обсерваторий (WOVO). Самая старая вулканическая обсерватория — Osservatorio Vesuviano (основана в 1841 г.) в Неаполе, ныне часть итальянского государственного агентства INGV.

См. также

• Космическая обсерватория
• Телескоп
• Вулкан

Примечания

1. ↑ ^{1,0 1,1 1,2} Чейссон, Эрик и Стив Макмиллан. 2002. Астрономия сегодня . Река Аппер-Сэдл, Нью-Джерси: Прентис-холл. ISBN 0130935603
2. ↑ Краткая история космического телескопа Хаббл: Почему космический телескоп? НАСА. Проверено 13 января 2008 г.
3. ↑ Era of Space Telescopes Институт космических телескопов. Проверено 13 января 2008 г.

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов. 2005. Великие обсерватории мира . Буффало, Нью-Йорк: Книги Светлячков. ISBN 1554070554

Внешние ссылки

Все ссылки получены 15 декабря 2018 г.

• Координаты и спутниковые снимки астрономических обсерваторий на Земле
• Milkyweb Astronomical Observatory Guide Самая большая в мире база данных астрономических обсерваторий с 2001 года — около 2000 записей.
• Список любительских и профессиональных обсерваторий в Северной Америке с пользовательскими прогнозами погоды
• Вулканические обсерватории Геологической службы США
• Всемирная организация вулканических обсерваторий

Кредиты

Энциклопедия Нового Света писателей и редакторов переписали и дополнили статьи Википедии
в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Упоминание должно осуществляться в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на авторов New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

• Обсерватория ^{история}
• Volcano_observatory  ^history

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

• История «Обсерватории»

Примечание. На использование отдельных изображений, лицензированных отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.

астрономическая обсерватория | Определение, примеры и факты

Mount Palomar

См. все СМИ

Ключевые люди:

Тихо Браге
Франц Ксавьер фон Зак
Эрих Мендельсон
Чарльз Тайсон Йеркс
Сэр Томас Макдугал Брисбен, баронет

Связанные темы:

спутниковая обсерватория
оптическая обсерватория

Просмотреть весь связанный контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

астрономическая обсерватория Любое сооружение, содержащее телескопы и вспомогательные инструменты для наблюдения за небесными объектами. Обсерватории можно классифицировать на основе той части электромагнитного спектра, для наблюдения в которой они предназначены. Наибольшее количество обсерваторий — оптические; т. е. они оборудованы для наблюдения в области спектра, видимой человеческому глазу, и вблизи нее. Некоторые другие обсерватории оснащены приборами для обнаружения космических излучателей радиоволн, в то время как другие, называемые спутниковыми обсерваториями, представляют собой спутники Земли, на которых установлены специальные телескопы и детекторы для изучения небесных источников таких форм высокоэнергетического излучения, как гамма-лучи и рентгеновские лучи с высоты. атмосфера.

Оптические обсерватории имеют долгую историю. Предшественниками астрономических обсерваторий были монолитные сооружения, которые отслеживали положение Солнца, Луны и других небесных тел для хронометража или календаря. Самым известным из этих древних сооружений является Стоунхендж, построенный в Англии в период с 3000 по 1520 год до нашей эры. Примерно в то же время жрецы-астрологи в Вавилонии наблюдали за движением Солнца, Луны и планет с вершин своих террасных башен, известных как зиккураты. Похоже, астрономические инструменты не использовались. Индейцы майя с полуострова Юкатан в Мексике проводили ту же практику в Эль-Караколе, куполообразном сооружении, чем-то напоминающем современную оптическую обсерваторию. Снова нет никаких свидетельств каких-либо научных инструментов, даже рудиментарных.

Возможно, первая обсерватория, в которой использовались инструменты для точного измерения положения небесных объектов, была построена около 150 г. до н. э. на острове Родос величайшим из дохристианских астрономов Гиппархом. Там он открыл прецессию и разработал систему величин, используемую для обозначения яркости небесных объектов. Истинные предшественники современной обсерватории были созданы в исламском мире. Обсерватории были построены в Дамаске и Багдаде еще в 9 в.10 век н.э. Великолепный храм был построен в Мараге (ныне в Иране) около 1260 г. н.э., и там были внесены существенные изменения в птолемеевскую астрономию. Самая продуктивная исламская обсерватория была построена тимуридским князем Улугбеком в Самарканде около 1420 года; он и его помощники составили каталог звезд по наблюдениям с большим квадрантом. Первой заметной досовременной европейской обсерваторией была обсерватория в Ураниборге на острове Хвен, построенная королем Дании Фридрихом II для Тихо Браге в 1576 г. н.э.

Первый оптический телескоп, использовавшийся для изучения неба, был построен в 1609 году Галилео Галилеем с использованием информации от фламандских пионеров в области изготовления линз. Первые крупные центры астрономических исследований использовали телескоп, подвижный только в одной плоскости, с движением исключительно по местному меридиану («транзитному», или «меридианному кругу»). Такие центры были основаны в 18-м и 19-м веках в Гринвиче (Лондон), Париже, Кейптауне и Вашингтоне, округ Колумбия. Рассчитывая время прохождения звезд по местному меридиану, проносимому мимо них вращением Земли, астрономы смогли повысить точность. измерений положения небесных объектов от нескольких угловых минут (до появления телескопа) до менее чем одной десятой угловой секунды.

Одной известной обсерваторией, построенной и управляемой одним человеком, была обсерватория сэра Уильяма Гершеля, которой помогала его сестра Кэролайн Гершель, в Слау, Англия. Его самый большой инструмент, известный как Дом обсерватории, имел зеркало из металлического зеркала диаметром 122 см (48 дюймов) и фокусным расстоянием 17 метров (40 футов). Построенный в 1789 году, он стал одним из технических чудес 18 века.

Сегодня крупнейшая в мире группа больших оптических телескопов находится на вершине Мауна-Кеа на острове Гавайи. Наиболее примечательными в этом наборе инструментов являются два 10-метровых (394-дюймовые) телескопы Keck, 8,2-метровый (320-дюймовый) телескоп Subaru и два 8,1-метровых (319-дюймовых) телескопа Gemini. Самый большой современный оптический телескоп — это 10,4-метровый (409-дюймовый) рефлектор Gran Telescopio Canarias на Ла-Пальме на Канарских островах, Испания.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Возможность наблюдать Вселенную в радиодиапазоне спектра появилась в 1930-х годах. Американский инженер Карл Янски обнаружил радиосигналы из центра Галактики Млечный Путь в 1931 с помощью линейной направленной антенны. Вскоре после этого американский инженер и астроном Гроте Ребер сконструировал прототип радиотелескопа с чашеобразной антенной диаметром 9,4 метра (31 фут).

Современные радиотелескопы способны вести наблюдения в большинстве диапазонов длин волн от нескольких миллиметров до примерно 20 метров. Они различаются по конструкции, хотя обычно представляют собой огромные передвижные блюда. Самая большая в мире управляемая тарелка — это 100-метровый (328-футовый) телескоп в Грин-Бэнк, Западная Вирджиния. Крупнейшим моноблочным радиотелескопом является Сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой (FAST), расположенный в провинции Гуйчжоу, Китай. Основная антенна этого прибора, расположенного на уровне естественной впадины, имеет диаметр 500 метров (около 1600 футов). Ограниченная возможность наведения обеспечивается движением Земли и некоторым движением панелей тарелки и нависающей антенны.

Еще один важный радиотелескоп — это Very Large Array (VLA), которым управляет Национальная радиоастрономическая обсерватория. Расположенный недалеко от Сокорро, штат Нью-Мексико, VLA состоит из 27 отдельных радиотелескопов, каждый из которых имеет диаметр 25 метров (81 фут). Эти инструменты не только управляемы, но и передвигаются по железнодорожным путям в форме большой буквы Y. Каждое плечо буквы Y имеет длину 21 км (13 миль). Целью VLA является получение изображений космических радиоисточников с чрезвычайно высоким разрешением. Разрешающая способность телескопа, будь то радио или оптический, улучшается с увеличением диаметра. Отдельные антенны VLA работают точно синхронно, чтобы изготовить большой радиотелескоп с эффективным диаметром 27 км (16,7 миль).

С наступлением космической эры способность астрономических инструментов вращаться над поглощающей и искажающей атмосферой Земли позволила астрономам построить телескопы, чувствительные к областям электромагнитного спектра, помимо видимого света и радиоволн. С 1960-х годов были запущены орбитальные обсерватории для наблюдения за гамма-лучами (обсерватория Compton Gamma Ray и космический гамма-телескоп Fermi), рентгеновскими лучами (рентгеновская обсерватория Chandra и XMM-Newton), ультрафиолетовым излучением (International Ultraviolet Explorer и Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer) и инфракрасное излучение (инфракрасный астрономический спутник и космический телескоп Spitzer). Космический телескоп Хаббл, запущенный в 1990, наблюдается в основном в видимом свете. Несколько спутниковых обсерваторий, таких как Herschel, Planck и Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, даже были размещены во второй точке Лагранжа (L2) системы Земля-Луна, точке гравитационного баланса между Землей и Солнцем и на расстоянии 1,5 миллиона км (0,9 миллиона километров). миль) напротив Солнца от Земли. Спутники на L2 изолированы от инфракрасного и радиоизлучения Земли, а также более термически стабильны, чем спутники на околоземной орбите, которые попеременно охлаждаются и нагреваются, когда они входят в тень Земли и выходят из нее.

Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно отредактирована и дополнена Эриком Грегерсеном.

Получение изображений с высоким разрешением с помощью больших наземных телескопов

Сочетание адаптивной оптики низкого порядка с удачными изображениями устраняет влияние атмосферной турбулентности и создает изображения с беспрецедентной четкостью в видимом диапазоне длин волн.

08 апреля 2014 г.

Крэйг Маккей

Успех космического телескопа Хаббл (HST) произвел революцию в астрономии. Хотя по современным меркам телескоп небольшой (2,5 м в диаметре), его угловое разрешение примерно в восемь раз лучше, чем у аналогичного наземного инструмента. Дальнейший ремонт HST будет невозможен, но астрономы по-прежнему будут требовать изображения в видимом диапазоне длин волн сравнимого качества. Однако долгожданный космический телескоп Джеймса Уэбба будет работать в основном в инфракрасном диапазоне и будет иметь худшее угловое разрешение, чем меньший HST.

Измерения с угловым разрешением в 1 угловую секунду обычно могут выполняться лучшими наземными обсерваториями. Системы адаптивной оптики используются для измерения и коррекции атмосферного искажения волнового фронта, поступающего в телескоп. Эти системы хорошо работают для длин волн ближнего ИК-диапазона, где изменения атмосферной турбулентности происходят медленно. Однако для видимых длин волн поправки сложны для всех, кроме редких и самых ярких эталонных звезд. Искусственные лазерные направляющие звезды могут использоваться в системах адаптивной оптики, чтобы помочь достичь разрешения на видимых длинах волн, близкого, но не лучше, чем уровень HST.

Мы разработали метод, с помощью которого мы можем регулярно получать изображения с разрешением HST с наземных телескопов. Мы используем давно зарекомендовавший себя метод удачной визуализации ¹ , чтобы делать снимки с достаточно высокой скоростью, чтобы движения из-за турбулентности были заморожены. Комбинируя несколько таких четких изображений, мы можем добиться разрешения изображения на телескопах размера HST, близкого к дифракционному пределу. Наша цель — распространить эти методы на значительно более крупные телескопы, что необходимо для реализации еще более высоких угловых разрешений. Вероятность получить четкое изображение с большого телескопа (>2,5 м в диаметре) очень мала, а атмосферная турбулентность оказывает наибольшее влияние на такие большие масштабы. Поэтому мы разработали датчик волнового фронта нового типа, который особенно чувствителен к большим масштабам турбулентности.

Мы определяем кривизну волнового фронта с помощью нашего датчика, измеряя изменение интенсивности света в плоскости зрачка по мере прохождения света через телескоп (см. рис. 1). ² Пятна на изображениях зрачка, меняющие цвет от яркого к темному, указывают на то, что волновой фронт сходится и расходится. Распространение света нелинейно, поэтому мы измеряем интенсивность в четырех разных плоскостях (по две с каждой стороны зрачка), обычно на частоте 100 Гц. Хотя наши расчеты искажения волнового фронта требовательны, их можно выполнять в режиме реального времени с помощью высокоскоростного графического процессора. Мы используем полученные ошибки волнового фронта для управления деформируемым зеркалом на оптическом пути, которое компенсирует ошибки. Устраняя наибольшие масштабы турбулентности, этот процесс значительно уменьшает фазовую дисперсию в плоскости зрачка. Таким образом, мы увеличиваем размер участка, на котором изменяется фаза, например, на 1 радиан. По мере удаления каждого турбулентного масштаба эффективный размер ячейки увеличивается. Как только количество клеток в апертуре телескопа станет достаточно маленьким, можно будет использовать удачные методы визуализации и получить изображения с высоким разрешением.

Рис. 1. Распространение интенсивности света от плоскости зрачка телескопа. Зрачок имеет равномерное освещение и значение фазы, чтобы представить распространение через смоделированную турбулентную атмосферу. По обеим сторонам зрачка интенсивность распадается на пятнышки. Меньшие крапинки показывают структуру более высокого порядка и расположены ближе к зрачку. Более крупная структура, которая показывает низкие порядки, развивается по мере увеличения расстояния распространения.

Мы использовали 5-метровый телескоп Паломарской обсерватории в Калифорнии и обычную адаптивную оптическую систему для ярких звезд в сочетании с удачными изображениями, чтобы продемонстрировать нашу технику. Примеры результатов наших наблюдений показаны на рис. 2. Изображения, полученные с помощью нашей адаптации метода удачных изображений, имеют значительно лучшее угловое разрешение, чем изображения, полученные стандартным способом с 5-метрового телескопа Паломар и с усовершенствованной камеры для обзоров Хаббла. Это позволяет наблюдать более детально для одних и тех же областей неба. Действительно, изображение с самым высоким разрешением, показанное на рисунке 2, имеет самое высокое разрешение из всех изображений, когда-либо сделанных в видимом или ближнем ИК-диапазоне для слабых целей.

Рис. 2. Ядро шарового скопления (объект Мессье M13), полученное тремя разными системами. Слева: естественное наблюдение с помощью 5-метрового телескопа Паломарской обсерватории, угловое разрешение ∼0,65 угловой секунды. В центре: усовершенствованная камера для обзоров Хаббла, угловое разрешение ∼120 угловых миллисекунд. Справа: Lucky Camera и адаптивная оптика низкого порядка с 5-метровым телескопом Palomar, угловое разрешение 35 угловых миллисекунд. Способность различать мелкие, тусклые объекты на среднем и правом изображениях иллюстрирует их высокое разрешение.

Сейчас мы создаем инструмент нового поколения для использования в телескопах на Канарских островах. ³ Этот проект финансируется Британским советом по науке и технологиям и является частью сотрудничества с группами из Тенерифе (Канарские острова), Картахены (Испания) и Кельна (Германия). Этот инструмент первоначально будет использоваться на 4,2-метровом телескопе Уильяма Гершеля на Ла-Пальме и обеспечит угловое разрешение, аналогичное тому, которое мы получили с 5-метровым телескопом Паломар. Наш инструмент впоследствии будет перенесен в гораздо более крупный Gran Telescopio Canarias — GTC — на Ла-Пальме. Этот телескоп диаметром 10,5 м вместе с нашей техникой должен обеспечивать угловое разрешение всего 15 угловых миллисекунд, что более чем в 60 раз лучше, чем у других наземных телескопов. С таким уровнем производительности мы впервые сможем разрешать удаленные гравитационные линзы, искать двойные звезды вблизи ядер шаровых скоплений и разрешать галактики, подобные Млечному Пути, в любой точке Вселенной.

Мы разработали метод визуализации, который можно использовать для улучшения углового разрешения в видимом и ближнем ИК-диапазонах наземных телескопов путем устранения эффектов атмосферной турбулентности. ⁴ До сих пор наш подход использовался на телескопе диаметром 5 м, и вскоре он будет использован на телескопе вдвое большего размера. Сейчас мы работаем над тем, чтобы применить нашу технику к еще большим телескопам и на более длинных волнах. В настоящее время ведется строительство телескопов 30-метрового класса, например, для Европейского сверхбольшого телескопа в Чили. Мы полагаем, что можем достичь аналогичного углового разрешения на длине волны 2,2 μ м на 30-метровом телескопе, как мы можем на 700 нм на 10-метровом телескопе.

Крейг Маккей

Институт астрономии
Кембриджский университет

Кембридж, Великобритания

Крейг Маккей — профессор изобразительного искусства и член группы камеры слабых объектов космического телескопа Хаббл.